公开/公告号CN217980320U
专利类型实用新型
公开/公告日2022-12-06
原文格式PDF
申请/专利权人 长江水利委员会长江科学院;广西大藤峡水利枢纽开发有限责任公司;
申请/专利号CN202221804274.2
申请日2022-07-13
分类号G01C15/00(2006.01);G01B11/16(2006.01);G01D21/02(2006.01);G02B7/18(2021.01);
代理机构武汉楚天专利事务所 42113;
代理人孔敏
地址 430010 湖北省武汉市黄浦大街23号
入库时间 2022-12-29 17:44:55
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2022-12-06
授权
实用新型专利权授予
技术领域
本实用新型属于高精度变形监测技术领域，具体涉及一种用于水利枢纽高精度平面控制网测量的智能目标棱镜装置。
背景技术
水利枢纽工程需要定期对变形监测控制网进行复测，变形监测控制网分为平面变形监测控制网和高程变形监测控制网，为整个枢纽工程提供测量基准。水利枢纽工程大多位于高山峡谷地区，且变形监测控制网精度等级要求高，平面变形监测控制网目前主要采用全站仪进行高精度边角网观测。根据平面控制网网形设计，在每个架站点上对观测点按照全圆观测法进行测量，完成测量后换站到另一个控制点进行观测，直到所有控制点上都完成架站观测。在每次架站点观测前后，都需要记录测站和测点的干湿温度和气压，对边长进行气象条件改正；在整个测量过程中，仪器需要更换架站点，观测棱镜需要根据测站点不停地旋转方向。按照目前的测量方式，需要每个测点配备一名人员，根据架站点方向人工旋转棱镜，并根据架站点发出的观测开始和结束的信号，读取干湿温度和气压，记录后报送给架站点的观测人员。这种工作方式需要花费大量的人力成本，且在实际测量过程中，经常因为人为原因，导致气象条件读取记录不同步，影响边长改正精度，最后整个平面控制网平差无法达到测量精度要求。
现在市面上关于智能目标棱镜装置较少，且装置功能比较简单单一。例如实用新型专利“一种长区间地铁隧道监测基准传递装置201621208503.9”，只实现了棱镜的主动旋转功能，整套装置对棱镜本身的结构保留较少，无法正常架设在观测墩上，且不具备温度和气压传感器，无法远程实时传输气象条件等信息。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种用于水利枢纽高精度平面控制网测量的智能目标棱镜装置，通过架站点观测人员远程控制测点棱镜自动旋转角度后正对仪器，且能够自动读取当前测点棱镜的干湿温度和气压等气象条件。
一种用于水利枢纽高精度平面控制网测量的智能目标棱镜装置，包括圆棱镜底座、可驱动圆棱镜水平转动的水平旋转齿轮、可驱动圆棱镜垂直转动的垂直俯仰齿轮、可拆卸固定于圆棱镜组件的圆棱镜觇标、驱动水平旋转齿轮转动的水平驱动组件、驱动垂直俯仰齿轮转动的俯仰驱动组件、以及传感器单元和主控单元，传感器单元包括干湿温度传感器和气压传感器，水平驱动组件、俯仰驱动组件和传感器单元与主控单元连接，所述主控单元和手机分别与远程服务器进行无线通信连接。
进一步的，所述圆棱镜组件包括保护外壳以及镶嵌于保护外壳的圆棱镜，所述保护外壳为中间开孔的圆形壳体，圆棱镜镶嵌入圆形壳体的周壁。
进一步的，所述保护外壳两侧设有卡槽，圆棱镜觇标插入保护外壳两侧的卡槽，使圆棱镜觇标与保护外壳连接固定。
进一步的，所述保护外壳的两侧通过转轴与支架的侧壁转动连接，所述支架为“U”型结构。
进一步的，所述水平驱动组件包括水平旋转齿轮、水平旋转步进电机，水平旋转齿轮与水平旋转步进电机的输出轴啮合连接，水平旋转齿轮固定在支架底部，水平旋转步进电机与主控单元连接。
进一步的，所述俯仰驱动组件包括垂直俯仰齿轮、垂直俯仰步进电机，垂直俯仰齿轮固定在圆棱镜侧面，垂直俯仰齿轮与垂直俯仰步进电机的输出轴啮合连接，垂直俯仰步进电机与主控单元连接。
本实用新型具有如下优点：
在水利枢纽高精度平面控制网测量中，本实用新型中的智能目标棱镜装置，通过架站点的测量人员，远程无线控制观测目标棱镜旋转相应的方向和角度，自动获取和存储观测目标棱镜实时的气象条件，实现了观测目标棱镜的无人值守和气象条件数据的同步，提高了边长的观测精度，节省了大量的人力成本。
附图说明
图1是本实用新型用于水利枢纽高精度平面控制网测量的智能目标棱镜装置的主视图；
图2是本实用新型用于水利枢纽高精度平面控制网测量的智能目标棱镜装置的侧视图；
图3是本实用新型水平旋转示意图；
图4是本实用新型垂直俯仰示意图；
图5是本实用新型工作时的安装示意图；
图6是本实用新型与手机远程交互的示意图。
图中：1—圆棱镜觇标，2—圆棱镜，3—水平旋转齿轮，4—圆棱镜底座，5—垂直俯仰齿轮，6—垂直俯仰步进电机，7—水平旋转步进电机，8—传感器单元，9—主控单元，10-保护外壳，11—支架，12-架站点观测墩；13—全站仪，14—智能目标棱镜装置。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1-图6，本实用新型实施例提供一种用于水利枢纽高精度平面控制网测量的智能目标棱镜装置14，包括圆棱镜底座4、可驱动圆棱镜2水平转动的水平旋转齿轮3、可驱动圆棱镜2垂直转动的垂直俯仰齿轮5、可拆卸固定于圆棱镜组件的圆棱镜觇标1、驱动水平旋转齿轮3水平转动的水平驱动组件、驱动垂直俯仰齿轮5俯仰转动的俯仰驱动组件、以及传感器单元8和主控单元9。
所述传感器单元8包括干湿温度传感器和气压传感器，水平驱动组件、俯仰驱动组件和传感器单元8与主控单元9连接，主控单元9用于采集干湿温度传感器和气压传感器的气象信号，所述主控单元9和手机分别与远程服务器进行无线通信连接(如图6所示)。
所述圆棱镜组件包括保护外壳10以及镶嵌于保护外壳10的圆棱镜2，所述保护外壳10可设计为中间开孔的圆形壳体，圆棱镜2镶嵌入圆形壳体的周壁。圆棱镜觇标1插入保护外壳10两侧的卡槽，使圆棱镜觇标1与保护外壳10连接固定，也可套设在保护外壳10外侧，通过螺钉与保护外壳10锁固连接。保护外壳10的两侧通过转轴与支架11侧壁转动连接，所述支架11为“U”型结构。
如图3所示，所述水平驱动组件包括水平旋转齿轮3、水平旋转步进电机7，水平旋转齿轮3与水平旋转步进电机7的输出轴啮合连接，水平旋转齿轮3为外圆内方结构，固定在支架11底部，水平旋转步进电机7与主控单元9连接。水平步进电机驱动7带动水平旋转齿轮3转动，进而带动支架11转动，由于圆棱镜组件通过保护外壳10固定于支架11，从而水平旋转步进电机7可带动圆棱镜觇标1和圆棱镜2一起水平旋转。
所述俯仰驱动组件包括垂直俯仰齿轮5、垂直俯仰步进电机6，垂直俯仰齿轮5固定在圆棱镜2的侧面，垂直俯仰齿轮5与垂直俯仰步进电机6的输出轴啮合连接，垂直俯仰步进电机6与主控单元9连接。垂直俯仰步进电机6通过带动垂直俯仰齿轮5转动，进而带动圆棱镜2作垂直俯仰转动。
智能目标棱镜装置中的主控单元9包括电源、微处理器(MCU)、通讯模块，传感器单元8包括干湿温度传感器和气压传感器，微处理器(MCU)分别与通讯模块、干湿温度传感器、气压传感器、步进电机(水平旋转步进电机7和垂直俯仰步进电机6)、电源连接；电源分别与微处理器(MCU)、通讯模块、干湿温度传感器、气压传感器连接供电。
其中圆棱镜组件选用Leica GPR1圆棱镜，步进电机选用35步进电机，微处理器(MCU)选用stm32，通讯模块选用4G通信模块，电源选用12V可充电锂电池。如图6所示，手机上和智能目标棱镜的主控单元9通过TCP方式与远程服务器连接，主控单元9采集干湿温度传感器和气压传感器的气象信号，并发送给远程服务器，远程服务器将气象信号转发给手机，手机发送指令给远程服务器，远程服务器转发指令给智能目标棱镜的主控单元9，主控单元9控制水平驱动组件和俯仰驱动组件的动作，以调整圆棱镜旋转的方向和角度。
请参阅图5，在使用时，本实用新型的智能目标棱镜装置14安装观测点的观测墩上，其中架站点和观测点都属于平面控制网中的控制点，架站点上架设有全站仪13。过观测人员手动逐个照准观测点目标棱镜进行学习测量，然后按照观测精度等级要求进行自动观测，获取观测点上目标棱镜的距离和角度测量值。
采用本新型实用进行高精度平面控制网测量，首先在所有控制点上架设智能目标棱镜，每个智能目标棱镜都有各自的通讯地址ID，然后只需要一名测量人员依次在每个控制点上架设全站仪，架设全站仪时卸下智能目标棱镜，测量人员通过全站仪查看每个观测目标棱镜需要旋转的方向和角度，通过手机控制每个观测目标棱镜旋转到位，全站仪对每个观测目标棱镜进行学习测量，学习测量完成后，通过手机上获取每个观测目标棱镜测量前的气象条件，然后全站仪进行自动测量，测量完成后获取每个观测目标棱镜测量后的气象条件，完成一个控制点的测量。测量人员卸下全站仪，重新安装好该控制点的智能目标棱镜，换站进行下一个控制点测量，重复上述操作，直到所有控制点上都完成架站观测，整个平面控制网测量完成。本实用新型实现了观测目标棱镜的无人值守和气象条件数据的同步，提高了边长的观测精度，节省了大量的人力成本。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
机译： 用于测量二维或三维胶片形貌的测量设备，用于生产胶片卷的设备，用于在线识别二维或三维胶片形貌中的缺陷图像的方法。控制薄膜网的生产过程以防止缺陷的方法，控制薄膜网的生产过程以防止缺陷的方法，在线平直度确定的方法，生产薄膜网的设备和在线第一误差的确定方法特定平面度误差
机译： 改进的光学表面粗糙度测量装置，用于控制该装置的棱镜位置的装置，限制该棱镜的位置的方法以及该棱镜的位置的方法
机译： 用于高分辨率，高精度和对外界干扰的低灵敏度的用于测量支撑平面倾斜的机电装置
